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OpenGL进阶(十二) - 基础着色（Shading）

来源：互联网 发布：java编写计算器代码 编辑：程序博客网 时间：2024/05/23 01:56

提要

经过前面的关于GLSL基础学习，可以参考OpenGL进阶专栏中的一些文章。

接下来的内容将会非常的有意思，比如全局光照，环境贴图，法线贴图，景深....是不是听着就很棒！想要学习的话，当然需要付出更多的努力！不过一切都是值得的。

今天的内容主要是关于光照的一些基础着色。


        在光照模型中，光照主要由三部分组成：环境光（ambient），漫反射（diffuse），镜面反射（specular）。环境光是那些在环境中进行充分的散射，无法分辨方向的光，它似乎时来自所有方向的。漫反射来自某个方向，因此，如果它从正面照射表面，它看起来显得更亮一些，反之，如果它是斜着掠过表面，它看起来就显得暗一些，当它撞击到物体的表面的时候，它会均匀地向所有的方向发散。镜面光来自一个特定的方向，并且倾向于从表面某个特定的方向反射，当有一束激光从一面镜子上反弹回来时，它所产生的几乎是百分百的镜面反射光。


关于光照的原理及编程实现，可以参考另一篇文章：光线追踪(RayTracing)算法理论与实践(三)光照



单点光照下的漫反射着色

这里需要用到一个模型，来自stanford的兔子 - bunny，在文章的最后有下载，最好自己加载到blender里面再导出一遍，不然似乎没有法线信息。

程序实现的思路：

1）加载obj模型。

2）将顶点法线坐标存到VBO中，并作为参数传到shader中去。

3）在shader中定义关于光照以及MVP的Uniform变量。

4）在程序中设置uniform变量。

5）在定点shader中计算顶点位置和光照强度，在片段shader中对片段进行着色。


具体的代码实现如下。

首先在代码中添加一个ObjObject类，用来表示Obj模型类。

objobject.h

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #ifndef OBJOBJECT_H  
  2. #define OBJOBJECT_H  
  3. #include "util.h"  
  4.   
  5. class ObjObject  
  6. {  
  7.     public:  
  8.         ObjObject();  
  9.         ObjObject(const char * path);  
  10.         virtual ~ObjObject();  
  11.         int getVerticesCount();  
  12.         vector<glm::vec3> vertices;  
  13.         vector<glm::vec2> uvs;  
  14.         vector<glm::vec3> normals;  
  15.     protected:  
  16.     private:  
  17.   
  18. };  
  19.   
  20. #endif // TEAPOT_H  
#ifndef OBJOBJECT_H#define OBJOBJECT_H#include "util.h"class ObjObject{    public:        ObjObject();        ObjObject(const char * path);        virtual ~ObjObject();        int getVerticesCount();        vector<glm::vec3> vertices;        vector<glm::vec2> uvs;        vector<glm::vec3> normals;    protected:    private:};#endif // TEAPOT_H

objobject.cpp

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #include "objobject.h"  
  2.   
  3. ObjObject::ObjObject()  
  4. {  
  5.     //ctor  
  6. }  
  7.   
  8. ObjObject::~ObjObject()  
  9. {  
  10.     //dtor   
  11. }  
  12.   
  13. ObjObject::ObjObject(const char * path)  
  14. {  
  15.     Util u;  
  16.     u.loadOBJ(path, this->vertices, this->uvs, this->normals);  
  17. }  
  18.   
  19. int ObjObject::getVerticesCount()  
  20. {  
  21.     return this->vertices.size();  
  22. }  
#include "objobject.h"ObjObject::ObjObject(){    //ctor}ObjObject::~ObjObject(){    //dtor}ObjObject::ObjObject(const char * path){    Util u;    u.loadOBJ(path, this->vertices, this->uvs, this->normals);}int ObjObject::getVerticesCount(){    return this->vertices.size();}

接着就是在渲染中一步步实现上面提到的步骤了。

在initGL中对bunny进行初始化：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. bunny = ObjObject("bunny.obj");  
 bunny = ObjObject("bunny.obj");

然后生成定点和法线相对应的 VAO，VBO，同时加载shader

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void CGL::compileShader()  
  2. {  
  3.   
  4.     glGenVertexArrays(1, &VertexArrayID);  
  5.     glBindVertexArray(VertexArrayID);  
  6.   
  7.     glGenBuffers(1, &vertexbuffer);  
  8.     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);  
  9.     glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, bunny.vertices.size() * sizeof(glm::vec3), &bunny.vertices[0], GL_STATIC_DRAW);  
  10. //glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, 12 * sizeof(GLfloat), positionData, GL_STATIC_DRAW);  
  11.   
  12. // 1rst attribute buffer : vertices  
  13.         glEnableVertexAttribArray(0);  
  14.         glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);  
  15.         glVertexAttribPointer(  
  16.             0,                  // attribute  
  17.             3,                  // size  
  18.             GL_FLOAT,           // type  
  19.             GL_FALSE,           // normalized?  
  20.             0,                  // stride  
  21.             (void*)0            // array buffer offset  
  22.         );  
  23.   
  24.     GLuint normalbuffer;  
  25.     glGenBuffers(1, &normalbuffer);  
  26.     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, normalbuffer);  
  27.     glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, bunny.normals.size() * sizeof(glm::vec3), &bunny.normals[0], GL_STATIC_DRAW);  
  28.   
  29. // 3rd attribute buffer : normals  
  30.         glEnableVertexAttribArray(1);  
  31.         glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, normalbuffer);  
  32.         glVertexAttribPointer(  
  33.             1,                                // attribute  
  34.             3,                                // size  
  35.             GL_FLOAT,                         // type  
  36.             GL_FALSE,                         // normalized?  
  37.             0,                                // stride  
  38.             (void*)0                          // array buffer offset  
  39.         );  
  40.   
  41.     if( ! prog.compileShaderFromFile("shader/basic1.vert",GLSLShader::VERTEX) )  
  42.     {  
  43.         printf("Vertex shader failed to compile!\n%s",  
  44.                prog.log().c_str());  
  45.         exit(1);  
  46.     }  
  47.     if( ! prog.compileShaderFromFile("shader/basic1.frag",GLSLShader::FRAGMENT))  
  48.     {  
  49.         printf("Fragment shader failed to compile!\n%s",  
  50.                prog.log().c_str());  
  51.         exit(1);  
  52.     }  
  53.   
  54.     prog.bindAttribLocation(0, "VertexPosition");  
  55.     prog.bindAttribLocation(1, "VertexNormal");  
  56.   
  57.     if( ! prog.link() )  
  58.     {  
  59.         printf("Shader program failed to link!\n%s",  
  60.                prog.log().c_str());  
  61.         exit(1);  
  62.     }  
  63.     if( ! prog.validate() )  
  64.     {  
  65.         printf("Program failed to validate!\n%s",  
  66.                prog.log().c_str());  
  67.         exit(1);  
  68.     }  
  69.     prog.use();  
  70. }  
void CGL::compileShader(){glGenVertexArrays(1, &VertexArrayID);glBindVertexArray(VertexArrayID);glGenBuffers(1, &vertexbuffer);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, bunny.vertices.size() * sizeof(glm::vec3), &bunny.vertices[0], GL_STATIC_DRAW);//glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, 12 * sizeof(GLfloat), positionData, GL_STATIC_DRAW);// 1rst attribute buffer : verticesglEnableVertexAttribArray(0);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);glVertexAttribPointer(0,                  // attribute3,                  // sizeGL_FLOAT,           // typeGL_FALSE,           // normalized?0,                  // stride(void*)0            // array buffer offset);    GLuint normalbuffer;glGenBuffers(1, &normalbuffer);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, normalbuffer);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, bunny.normals.size() * sizeof(glm::vec3), &bunny.normals[0], GL_STATIC_DRAW);// 3rd attribute buffer : normalsglEnableVertexAttribArray(1);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, normalbuffer);glVertexAttribPointer(1,                                // attribute3,                                // sizeGL_FLOAT,                         // typeGL_FALSE,                         // normalized?0,                                // stride(void*)0                          // array buffer offset);    if( ! prog.compileShaderFromFile("shader/basic1.vert",GLSLShader::VERTEX) )    {        printf("Vertex shader failed to compile!\n%s",               prog.log().c_str());        exit(1);    }    if( ! prog.compileShaderFromFile("shader/basic1.frag",GLSLShader::FRAGMENT))    {        printf("Fragment shader failed to compile!\n%s",               prog.log().c_str());        exit(1);    }    prog.bindAttribLocation(0, "VertexPosition");    prog.bindAttribLocation(1, "VertexNormal");    if( ! prog.link() )    {        printf("Shader program failed to link!\n%s",               prog.log().c_str());        exit(1);    }    if( ! prog.validate() )    {        printf("Program failed to validate!\n%s",               prog.log().c_str());        exit(1);    }    prog.use();}

设置uniform变量：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void CGL::setUniform()  
  2. {  
  3.     mat4 model = mat4(1.0f);  
  4.     //model *= glm::rotate(model, -35.0f, vec3(1.0f,0.0f,0.0f));  
  5.    // model *= glm::rotate(model, 35.0f, vec3(0.0f,1.0f,0.0f));  
  6.     mat4 view = glm::lookAt(vec3(0.0f,5.0f,10.0f), vec3(-1.0f,2.0f,0.0f), vec3(0.0f,1.0f,0.0f));  
  7.     mat4 projection = glm::perspective(45.0f, 4.0f / 3.0f, 0.1f, 100.0f);  
  8.     mat4 mv = view * model;  
  9.   
  10.     prog.setUniform("Kd", 0.6f, 0.9f, 0.9f);  
  11.     prog.setUniform("Ld", 1.0f, 1.0f, 1.0f);  
  12.     prog.setUniform("LightPosition", view * vec4(-5.0f,20.0f,15.0f,1.0f) );  
  13.     prog.setUniform("ModelViewMatrix", mv);  
  14.     prog.setUniform("NormalMatrix",mat3( vec3(mv[0]), vec3(mv[1]), vec3(mv[2]) ));  
  15.     prog.setUniform("MVP", projection * mv);  
  16.   
  17. }  
void CGL::setUniform(){    mat4 model = mat4(1.0f);    //model *= glm::rotate(model, -35.0f, vec3(1.0f,0.0f,0.0f));   // model *= glm::rotate(model, 35.0f, vec3(0.0f,1.0f,0.0f));    mat4 view = glm::lookAt(vec3(0.0f,5.0f,10.0f), vec3(-1.0f,2.0f,0.0f), vec3(0.0f,1.0f,0.0f));    mat4 projection = glm::perspective(45.0f, 4.0f / 3.0f, 0.1f, 100.0f);    mat4 mv = view * model;    prog.setUniform("Kd", 0.6f, 0.9f, 0.9f);    prog.setUniform("Ld", 1.0f, 1.0f, 1.0f);    prog.setUniform("LightPosition", view * vec4(-5.0f,20.0f,15.0f,1.0f) );    prog.setUniform("ModelViewMatrix", mv);    prog.setUniform("NormalMatrix",mat3( vec3(mv[0]), vec3(mv[1]), vec3(mv[2]) ));    prog.setUniform("MVP", projection * mv);}

顶点shader：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #version 400  
  2. layout (location = 0) in vec3 VertexPosition;    
  3. layout (location = 1) in vec3 VertexNormal;    
  4.   
  5. out vec3 LightIntensity;  
  6.   
  7. uniform vec4 LightPosition; // Light position in eye coords.  
  8. uniform vec3 Kd;            // Diffuse reflectivity  
  9. uniform vec3 Ld;            // Diffuse light intensity  
  10.   
  11. uniform mat4 ModelViewMatrix;  
  12. uniform mat3 NormalMatrix;  
  13. uniform mat4 MVP;  
  14.   
  15.   
  16. void main()  
  17. {  
  18.     vec3 tnorm = normalize(NormalMatrix * VertexNormal);  
  19.     vec4 eyeCoords = ModelViewMatrix * vec4(VertexPosition, 1.0);  
  20.     vec3 s = normalize(vec3(LightPosition - eyeCoords));  
  21.     LightIntensity = Ld * Kd * max(dot(s,tnorm),0.0);  
  22.     gl_Position = MVP * vec4( VertexPosition, 1.0);  
  23. }  
#version 400layout (location = 0) in vec3 VertexPosition;  layout (location = 1) in vec3 VertexNormal;  out vec3 LightIntensity;uniform vec4 LightPosition; // Light position in eye coords.uniform vec3 Kd;            // Diffuse reflectivityuniform vec3 Ld;            // Diffuse light intensityuniform mat4 ModelViewMatrix;uniform mat3 NormalMatrix;uniform mat4 MVP;void main(){vec3 tnorm = normalize(NormalMatrix * VertexNormal);vec4 eyeCoords = ModelViewMatrix * vec4(VertexPosition, 1.0);vec3 s = normalize(vec3(LightPosition - eyeCoords));LightIntensity = Ld * Kd * max(dot(s,tnorm),0.0);gl_Position = MVP * vec4( VertexPosition, 1.0);}

片段shader：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #version 400  
  2.   
  3. in vec3 LightIntensity;  
  4. out vec4 gl_FragColor;  
  5.   
  6. void main(void)  
  7. {  
  8.     gl_FragColor = vec4(LightIntensity, 1.0);  
  9. }  
#version 400in vec3 LightIntensity;out vec4 gl_FragColor;void main(void){gl_FragColor = vec4(LightIntensity, 1.0);}

最后就是渲染了：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, bunny.vertices.size() );  
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, bunny.vertices.size() );

跳出渲染循环的时候，别忘了删除缓存内容：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void CGL::clean()  
  2. {  
  3.     glDeleteBuffers(1, &vertexbuffer);  
  4.     prog.deleteProgram();  
  5.     glDeleteVertexArrays(1, &VertexArrayID);  
  6. }  
void CGL::clean(){    glDeleteBuffers(1, &vertexbuffer);prog.deleteProgram();glDeleteVertexArrays(1, &VertexArrayID);}

运行结果如下：



ADS 着色（AmbientDiffuseSpecular Shading）

         ADS就是上面提到的光照模型，也称做Phong reflection model 或者 Phong Shading model。这时候光照的计算模型就是：


主要需要修改的是顶点shader，在着色器中实现对光照效果的计算：

basic.vert

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #version 400  
  2. layout (location = 0) in vec3 VertexPosition;    
  3. layout (location = 1) in vec3 VertexNormal;    
  4.   
  5. out vec3 LightIntensity;  
  6.   
  7. struct LightInfo{  
  8.     vec4 Position;  
  9.     vec3 La;  
  10.     vec3 Ld;  
  11.     vec3 Ls;  
  12. };  
  13.   
  14. struct MaterialInfo{  
  15.     vec3 Ka;  
  16.     vec3 Kd;  
  17.     vec3 Ks;  
  18.     float Shininess;  
  19. };  
  20.   
  21. uniform LightInfo Light;  
  22. uniform MaterialInfo Material;  
  23.   
  24. uniform mat4 ModelViewMatrix;  
  25. uniform mat3 NormalMatrix;  
  26. uniform mat4 ProjectionMatrix;  
  27. uniform mat4 MVP;  
  28.   
  29.   
  30. void getEyeSpace(out vec3 norm, out vec4 position)  
  31. {  
  32.     norm =  normalize(NormalMatrix * VertexNormal);  
  33.     position = ModelViewMatrix * vec4(VertexPosition, 1.0);  
  34. }  
  35.   
  36. vec3 phongModel(vec4 position, vec3 norm)  
  37. {  
  38.     vec3 s = normalize(vec3(Light.Position - position));  
  39.     vec3 v = normalize(-position.xyz);  
  40.     vec3 r = reflect(-s, norm);  
  41.     vec3 ambient = Light.La * Material.Ka;  
  42.     float sDotN = max(dot(s, norm), 0.0);  
  43.     vec3 diffuse = Light.Ld * Material.Kd * sDotN;  
  44.     vec3 spec = vec3(0.0);  
  45.       
  46.     if(sDotN >0.0)  
  47.         spec = Light.Ls * Material.Ks * pow(max(dot(r,v), 0.0), Material.Shininess);  
  48.     return ambient + diffuse + spec;  
  49. }  
  50.   
  51. void main()  
  52. {  
  53.     vec3 eyeNorm;  
  54.     vec4 eyePosition;  
  55.     getEyeSpace(eyeNorm, eyePosition);  
  56.     LightIntensity = phongModel(eyePosition, eyeNorm);  
  57.       
  58.     gl_Position = MVP * vec4( VertexPosition, 1.0);  
  59.     //gl_Position = vec4( VertexPosition, 1.0);  
  60. }  
#version 400layout (location = 0) in vec3 VertexPosition;  layout (location = 1) in vec3 VertexNormal;  out vec3 LightIntensity;struct LightInfo{vec4 Position;vec3 La;vec3 Ld;vec3 Ls;};struct MaterialInfo{vec3 Ka;vec3 Kd;vec3 Ks;float Shininess;};uniform LightInfo Light;uniformMaterialInfo Material;uniform mat4 ModelViewMatrix;uniform mat3 NormalMatrix;uniform mat4 ProjectionMatrix;uniform mat4 MVP;void getEyeSpace(out vec3 norm, out vec4 position){norm =  normalize(NormalMatrix * VertexNormal);position = ModelViewMatrix * vec4(VertexPosition, 1.0);}vec3 phongModel(vec4 position, vec3 norm){vec3 s = normalize(vec3(Light.Position - position));vec3 v = normalize(-position.xyz);vec3 r = reflect(-s, norm);vec3 ambient = Light.La * Material.Ka;float sDotN = max(dot(s, norm), 0.0);vec3 diffuse = Light.Ld * Material.Kd * sDotN;vec3 spec = vec3(0.0); if(sDotN >0.0)spec = Light.Ls * Material.Ks * pow(max(dot(r,v), 0.0), Material.Shininess);return ambient + diffuse + spec;}void main(){vec3 eyeNorm;vec4 eyePosition;getEyeSpace(eyeNorm, eyePosition);LightIntensity = phongModel(eyePosition, eyeNorm);gl_Position = MVP * vec4( VertexPosition, 1.0);//gl_Position = vec4( VertexPosition, 1.0);}

注意这里在shader中使用了function，使用的方式和c语言中非常相似，但是返回值的定义有些不同，而且不能有重复定义，即使在不同的作用域。

程序中只要设置好相关的uniform就可以了：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void CGL::setUniform()  
  2. {  
  3.     mat4 model = mat4(1.0f);  
  4.     mat4 view = glm::lookAt(vec3(0.0f,5.0f,10.0f), vec3(-1.0f,2.0f,0.0f), vec3(0.0f,1.0f,0.0f));  
  5.     mat4 projection = glm::perspective(45.0f, 4.0f / 3.0f, 0.1f, 100.0f);  
  6.     mat4 mv = view * model;  
  7.   
  8.     prog.setUniform("Material.Kd", 0.9f, 0.5f, 0.3f);  
  9.     prog.setUniform("Light.Ld", 1.0f, 1.0f, 1.0f);  
  10.     prog.setUniform("Material.Ka", 0.9f, 0.5f, 0.3f);  
  11.     prog.setUniform("Light.La", 0.4f, 0.4f, 0.4f);  
  12.     prog.setUniform("Material.Ks", 0.8f, 0.8f, 0.8f);  
  13.     prog.setUniform("Light.Ls", 1.0f, 1.0f, 1.0f);  
  14.     prog.setUniform("Material.Shininess", 100.0f);  
  15.     prog.setUniform("ModelViewMatrix", mv);  
  16.     prog.setUniform("NormalMatrix",mat3( vec3(mv[0]), vec3(mv[1]), vec3(mv[2]) ));  
  17.     prog.setUniform("MVP", projection * mv);  
  18.   
  19. }  
void CGL::setUniform(){    mat4 model = mat4(1.0f);    mat4 view = glm::lookAt(vec3(0.0f,5.0f,10.0f), vec3(-1.0f,2.0f,0.0f), vec3(0.0f,1.0f,0.0f));    mat4 projection = glm::perspective(45.0f, 4.0f / 3.0f, 0.1f, 100.0f);    mat4 mv = view * model;    prog.setUniform("Material.Kd", 0.9f, 0.5f, 0.3f);    prog.setUniform("Light.Ld", 1.0f, 1.0f, 1.0f);    prog.setUniform("Material.Ka", 0.9f, 0.5f, 0.3f);    prog.setUniform("Light.La", 0.4f, 0.4f, 0.4f);    prog.setUniform("Material.Ks", 0.8f, 0.8f, 0.8f);    prog.setUniform("Light.Ls", 1.0f, 1.0f, 1.0f);    prog.setUniform("Material.Shininess", 100.0f);    prog.setUniform("ModelViewMatrix", mv);    prog.setUniform("NormalMatrix",mat3( vec3(mv[0]), vec3(mv[1]), vec3(mv[2]) ));    prog.setUniform("MVP", projection * mv);}

渲染一下。


由于关于着色的计算是在顶点shader中完成的，所以也可以称为逐顶点着色（per-vertex lighting）。


双面着色 two-sided shading

        当渲染的模型是完全封闭的时候，模型中所有面的背面都是不可见的，但是，如果模型有开口的话就比较麻烦了，渲染的结果很可能并不正确，因为面的法线并不正确。这时候就需要将法线反向，然后根据反向后的法线来计算光强。

        直接渲染带洞的model，结果如下：


修改一下shader：

basic.vert

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #version 400  
  2. layout (location = 0) in vec3 VertexPosition;    
  3. layout (location = 1) in vec3 VertexNormal;    
  4.   
  5. //out vec3 LightIntensity;  
  6. out vec3 frontColor;  
  7. out vec3 backColor;  
  8.   
  9. struct LightInfo{  
  10.     vec4 Position;  
  11.     vec3 La;  
  12.     vec3 Ld;  
  13.     vec3 Ls;  
  14. };  
  15.   
  16. struct MaterialInfo{  
  17.     vec3 Ka;  
  18.     vec3 Kd;  
  19.     vec3 Ks;  
  20.     float Shininess;  
  21. };  
  22.   
  23. uniform LightInfo Light;  
  24. uniform MaterialInfo Material;  
  25.   
  26. uniform mat4 ModelViewMatrix;  
  27. uniform mat3 NormalMatrix;  
  28. uniform mat4 ProjectionMatrix;  
  29. uniform mat4 MVP;  
  30.   
  31.   
  32. void getEyeSpace(out vec3 norm, out vec4 position)  
  33. {  
  34.     norm =  normalize(NormalMatrix * VertexNormal);  
  35.     position = ModelViewMatrix * vec4(VertexPosition, 1.0);  
  36. }  
  37.   
  38. vec3 phongModel(vec4 position, vec3 norm)  
  39. {  
  40.     vec3 s = normalize(vec3(Light.Position - position));  
  41.     vec3 v = normalize(-position.xyz);  
  42.     vec3 r = reflect(-s, norm);  
  43.     vec3 ambient = Light.La * Material.Ka;  
  44.     float sDotN = max(dot(s, norm), 0.0);  
  45.     vec3 diffuse = Light.Ld * Material.Kd * sDotN;  
  46.     vec3 spec = vec3(0.0);  
  47.       
  48.     if(sDotN >0.0)  
  49.         spec = Light.Ls * Material.Ks * pow(max(dot(r,v), 0.0), Material.Shininess);  
  50.     return ambient + diffuse + spec;  
  51. }  
  52.   
  53. void main()  
  54. {  
  55.     vec3 eyeNorm;  
  56.     vec4 eyePosition;  
  57.     getEyeSpace(eyeNorm, eyePosition);  
  58.     frontColor = phongModel(eyePosition, eyeNorm);  
  59.     backColor = phongModel(eyePosition, -eyeNorm);  
  60.     gl_Position = MVP * vec4( VertexPosition, 1.0);  
  61.     //gl_Position = vec4( VertexPosition, 1.0);  
  62. }  
#version 400layout (location = 0) in vec3 VertexPosition;  layout (location = 1) in vec3 VertexNormal;  //out vec3 LightIntensity;out vec3 frontColor;out vec3 backColor;struct LightInfo{vec4 Position;vec3 La;vec3 Ld;vec3 Ls;};struct MaterialInfo{vec3 Ka;vec3 Kd;vec3 Ks;float Shininess;};uniform LightInfo Light;uniformMaterialInfo Material;uniform mat4 ModelViewMatrix;uniform mat3 NormalMatrix;uniform mat4 ProjectionMatrix;uniform mat4 MVP;void getEyeSpace(out vec3 norm, out vec4 position){norm =  normalize(NormalMatrix * VertexNormal);position = ModelViewMatrix * vec4(VertexPosition, 1.0);}vec3 phongModel(vec4 position, vec3 norm){vec3 s = normalize(vec3(Light.Position - position));vec3 v = normalize(-position.xyz);vec3 r = reflect(-s, norm);vec3 ambient = Light.La * Material.Ka;float sDotN = max(dot(s, norm), 0.0);vec3 diffuse = Light.Ld * Material.Kd * sDotN;vec3 spec = vec3(0.0); if(sDotN >0.0)spec = Light.Ls * Material.Ks * pow(max(dot(r,v), 0.0), Material.Shininess);return ambient + diffuse + spec;}void main(){vec3 eyeNorm;vec4 eyePosition;getEyeSpace(eyeNorm, eyePosition);frontColor = phongModel(eyePosition, eyeNorm);backColor = phongModel(eyePosition, -eyeNorm);gl_Position = MVP * vec4( VertexPosition, 1.0);//gl_Position = vec4( VertexPosition, 1.0);}

basic.frag

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #version 400  
  2.   
  3. //in vec3 LightIntensity;  
  4. in vec3 frontColor;  
  5. in vec3 backColor;  
  6. out vec4 gl_FragColor;  
  7.   
  8. void main(void)  
  9. {  
  10.     if(gl_FrontFacing)  gl_FragColor = vec4(frontColor, 1.0);  
  11.     else    gl_FragColor = vec4(backColor, 1.0);  
  12. }  
#version 400//in vec3 LightIntensity;in vec3 frontColor;in vec3 backColor;out vec4 gl_FragColor;void main(void){if(gl_FrontFacing) gl_FragColor = vec4(frontColor, 1.0);else gl_FragColor = vec4(backColor, 1.0);}

在basic.vert中计算出内部和外部的片段颜色，然后在片段着色器中根据 gl_FrontFacing 来判断面是否为背面，然后分开着色，再渲染一下



平坦着色 flat shading

        这个着色方式是想对于Gouraud Shading (高洛德着色/高氏着色)来说的。

         Gouraud Shading 在游戏中使用最广泛的一种着色方式。它可对3D模型各顶点的颜色进行平滑、融合处理，将每个多边形上的每个点赋以一组色调值，同时将多边形着上较为顺滑的渐变色，使其外观具有更强烈的实时感和立体动感，不过其着色速度比平面着色慢得多。

         在shader中要实现flat shading非常简单，只要在 in out 参数的前面加上flat关键字就可以了。

baisic .vert

[cpp] view plaincopyprint?
  1. ......  
  2. flat out vec3 LightIntensity;  
  3. ....  
......flat out vec3 LightIntensity;....

basic.frag

[cpp] view plaincopyprint?
  1. ...  
  2. flat in vec3 LightIntensity;  
  3. ...  
...flat in vec3 LightIntensity;...

 渲染一下，对比两种效果：


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